Les espèces réactives de l’oxygène (ERO) contrôlent plusieurs aspects de la carcinogenèse, étant donné leur capacité àpromouvoir la prolifération mais aussi à induire la sénescence et l’apoptose. Dans les stades avancés de cancer, les EROpeuvent également participer au développement de l’atrophie musculaire, engendrant une détérioration de la qualité de viedes patients. L’activité physique (AP), connue pour augmenter les défenses antioxydants de l’organisme et lasupplémentation en antioxydants sont considérées comme deux stratégies susceptibles de moduler la croissance tumorale, d’améliorer la performance physique et de réduire les effets secondaires liés à la maladie et aux traitements anticancéreux. Néanmoins, plusieurs questions restent aujourd’hui sans réponse. En effet, bien que l’AP puisse réduire la progression du cancer du sein, du colon et de la prostate, son impact sur les cancers se développant au sein du muscle (ex : le liposarcome), donc soumis aux contractions musculaires répétées, reste méconnu. En utilisant des approches in vivo et in vitro, nous avons démontré que maintenir une AP régulière accélère la croissance du liposarcome intramusculaire, probablement, via la réduction des taux circulants d’insuline et l’inhibition de la voie « P38 MAPK-P21 ». Pour les patients ne pouvant pas pratiquer d’AP, la consommation d’antioxydants pourrait être un moyen de réduire les ERO tumorales et musculaires et ainsi être prometteuse. Toutefois, les études actuelles restent très controversées. Nos travaux ont montré dans un modèle murin de cachexie cancéreuse que des doses nutritionnelles d’un produit antioxydant commercialisé en France, étaient suffisantes pour accélérer la croissance de la tumeur colique, favoriser la perte de masse corporelle totale et musculaire et engendrer la mort prématurée des souris. L’ensemble de nos résultats suggère que la pratique d’AP et la consommation en antioxydants peuvent induire des effets différents selon le type de tumeur et leur implantation, nécessitant une prise en charge individualisée des patients. En effet, (1) les patients atteints d’un LS intramusculaire devraient éviter de pratiquer une AP durant la période préopératoire mais ces résultats doivent être confirmés par une étude clinique, (2) les patients avec un stade avancé de cancer devraient être vigilants quant à l’utilisation de suppléments antioxydants ; une telle pratique pouvant avoir des répercussions dangereuses sur leur santé. / Reactive oxygen species (ROS) control several aspects of carcinogenesis as they can either promote tumor growth andprogression or senescence and apoptosis. In advanced stages of cancer, ROS can also drive the development of other cancerrelated complications like, muscle wasting. Physical activity (PA) and antioxidant supplementation have been proposed as two adjuvant strategies to better control tumor growth, ameliorate performance and alleviate secondary symptoms related to cancer itself or to the heavy anticancer therapies. However, several issues remain to be elucidated. First of all, although PA could reduce colon, breast and prostate cancer growth and progression, its impact remains unknown on orthotopic intramuscular tumors like liposarcoma, which directly affect the musculoskeletal apparatus and reduce physical function. Secondly, given the limitedness of PA application in some advanced stages of cancer, patients may increase their dependency on nutritional and antioxidant complements as an alternative strategy, but such practice has spark a lot of polemic and inconsistent results. In this thesis, we have addressed the effectiveness of PA and antioxidants in two distinct animal models of cancer. Using in vivo and in vitro approaches, we found that voluntary PA accelerated the growth of intramuscular liposarcoma tumors and exacerbated skeletal muscle dysfunction, mainly, by decreasing circulating insulin levels and the subsequent activation of the tumor suppressor pathway “P38 MAPK-P21”. We also demonstrated that nutritional doses of commercial antioxidants enhanced colon tumor growth, total body/skeletal muscle weight loss and caused premature death of mice. Such mechanism was due to selective changes in oxidative damage profiles, which decreased in tumor but increased in skeletal muscle, in a way driving tumor growth and skeletal muscle wasting/dysfunction. Clinically, it seems that (1) patients with intramuscular liposarcoma may, at least, not increase their levels of PA or undergo hospital-supervised exercise program, during the preoperative period; until the confirmation of our findings with clinical data and (2) patients with advanced stages of cancer must be very careful against the use of antioxidants as it could lifethreatening. Accordingly, health agencies in France, Europe and USA prohibit the use of synthetic antioxidant supplements without dietary counseling by a cancer patient’s physician and/or nutritionist.

La pathologie de l'obésité est définie comme un excès de masse grasse corporelle pouvant nuire à la santé. Elle constitue un véritable problème de santé publique dans de nombreux pays et à La Réunion. Dans l'organisme, c'est au niveau du tissu adipeux que le stockage de gras se localise, plus précisément dans les cellules adipeuses (adipocytes) provenant elles-mêmes de la maturation de cellules précurseurs appelées préadipocytes. Chez le sujet obèse, le tissu adipeux stockant un excès de gras est le siège d'un stress oxydatif et d'une inflammation chronique qui concourent à la résistance à l'insuline et au développement du diabète et de ses complications vasculaires. De nombreuses études montrent les propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires des produits végétaux riches en polyphénols et soulignent leur intérêt dans le cadre de stratégies innovantes vis-à-vis de l'obésité et de ses complications. La Réunion présente une multitude de ressources végétales comme les fruits tropicaux et de nombreuses plantes à parfums, aromatiques et médicinales qui exerceraient des effets bénéfiques pour la santé. Toutefois, il manque encore des données scientifiques pour les valider. L'objectif du travail de thèse était d'évaluer l'impact d'extraits riches en polyphénols antioxydants issus du curcuma et de fruits tropicaux de La Réunion sur la réponse métabolique et inflammatoire de la cellule adipeuse, en situation de stress oxydatif dans le contexte de la pathologie de l'obésité. Pour ce faire, le curcuma et neuf fruits tropicaux de La Réunion, à savoir l'ananas Victoria, la banane (grosse et petite variétés), le fruit de la passion, le letchi, la mangue (Américaine et José) et la papaye (Solo et Colombo) ont été sélectionnés. Nos résultats ont mis en évidence une variabilité du profil glucidique et des teneurs en micronutriments de type vitamine C, caroténoïdes et polyphénols. Pour la plupart des extraits végétaux étudiés, les polyphénols représentaient les antioxydants les plus abondants et leur présence a conféré aux extraits végétaux diverses propriétés biologiques. Celles-ci ont été explorées sur le modèle in vitro de cellules adipeuses 3T3-L1 exposées aux extraits végétaux riches en polyphénols, en situation de stress oxydatif induit par l'agent H2O2 ou des acides gras de type acides linoléique et arachidonique. Nos résultats ont mis en évidence les propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires des extraits végétaux, ainsi que leur capacité à améliorer la réponse à l'insuline des cellules en terme d'accumulation de gras. De plus, tous les extraits végétaux ont exercé un effet protecteur contre la sur-production de molécules pro-inflammatoires induites en situation de stress oxydatif. Plusieurs cibles moléculaires ont été identifiées, dont les enzymes antioxydantes superoxyde dismutase et catalase, les facteurs de transcription PPAR-γ et NF-κB, ainsi que les adipokines de type adiponectine, IL-6, TNF-α et MCP-1. En conclusion, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence le potentiel bioactif d'extraits riches en polyphénols issus du curcuma et des fruits tropicaux sur la réponse métabolique et inflammatoire de la cellule adipeuse, en situation de stress oxydatif dans le contexte de la pathologie de l'obésité. L'utilisation des modèles expérimentaux développés au cours de ce travail de thèse permettra de poursuivre l'exploration des voies moléculaires impliquées et d'identifier de possibles cibles thérapeutiques. / Obesity is defined as an excessive fat accumulation and has been related to several major complications such as type 2 diabetes and vascular disorders. In obese patients, adipose cells responsible for fat storage are the targets of oxidative stress and chronic inflammation which contribute to insulin resistance and the onset of diabetes. Here, our objective was to evaluate the impact of polyphenol-rich extracts from Curcuma longa spice and tropical fruits from Reunion Island in France on the metabolic and inflammatory response of adipose cells exposed to oxidative stress mediated by H2O2 or free fatty acids comprising both linoleic and arachidonic acids. Our data led to demonstrate the abundance of polyphenols from Curcuma longa spice and the tropical fruits selected, and their free radical-scavenging capacities. Polyphenol-rich plant extracts were also able to protect 3T3-L1 preadipocytes and adipocytes against oxidative stress, by regulating the production of reactive oxygen species and major adipocytokines, antioxidant enzymes and transcriptional factors involved in the metabolic and inflammatory response of the adipose tissue. Further work needs to be developed on animal models and then in obese subjects to identify and validate new therapeutic targets.

Les composés phénoliques sont des métabolites secondaires chez les végétaux, qui possèdent un large éventail de propriétés biologiques et fonctionnelles, par exemple antioxydantes, antimicrobiennes. Comme ils sont très répandus dans le règne végétal, les sous-produits issus de la transformation végétale représentent une source intéressante et peu coûteuse des polyphénols qui pourraient être utilisés comme additifs naturels, inoffensifs et multifonctionnels, avec une valeur de marché ajoutée. Toutefois, leur polarité limite leur utilisation dans des systèmes émulsionnés complexes, tels que ceux rencontrés en formulations cosmétiques, alimentaires, ou pharmaceutiques. Sur cette base, la lipophilisation s’est avérée être une stratégie efficace pour améliorer le caractère hydrophobe de ces composés bioactifs et, par conséquent, leurs propriétés fonctionnelles.Le principal objectif de ce travail a été d'ajouter de la valeur à des sources végétales riches en polyphénols par l'extraction, caractérisation et enfin, par lipophilisation des principaux polyphénols issus de ces sources. Dans ce contexte, Hibiscus sabdariffa L. ou roselle, cultivée dans le monde entier et considérée comme une importante source d’anthocyanes, avec des propriétés colorantes uniques, ainsi que des propriétés antioxydantes et antimicrobiennes, a été utilisée pour l'extraction assistée par ultrasons, suivi d’une seule étape de fractionnement par chromatographie en phase liquide à basse pression, pour isoler ces principaux anthocyanes. Les composés ainsi obtenus ont été utilisés pour évaluer leur possibilité à être lipophilisés en utilisant différentes longueurs de chaînes alkyles. Egalement, les propriétés colorantes des anthocyanes issues d’hibiscus ont été calculées par la méthode de pH jumps. Ainsi, les constantes de pseudo équilibre (pK'a 2,9), d’acidité (pKa 3,7) et d’hydratation (pK'h 3,0) de la delphinidine-3-O-sambubioside, ont été estimées.La delphinidine-3-O-sambubioside et la cyanidine-3-O-sambubioside ont été les principaux anthocyanes obtenus à partir de l’extrait d'hibiscus. Ces composés ont été lipophilisés avec succès pour la première fois, par voie chimique. Les produits ont été caractérisés par des techniques de chromatographie et spectrométrie. L'acide protocatéchique (PA), qui peut être extrait de la fleur d'hibiscus, a été utilisé comme molécule modèle, et il a été lipophilisé par voie chimique avec une série homologue d'alcools. Afin d'évaluer l'impact de la lipophilisation sur leurs propriétés fonctionnelles, leur activités antioxydantes (DPPH, ORAC, CAT), et antifongique (méthode de microdilution) ont été évaluées avant et après lipophilisation. De manière générale, les molécules estérifiées avec des alcools de chaîne courte et moyenne (de C1 à C6) ont montré des activités améliorées par rapport au composé non estérifié.En conclusion, cette étude a montré que la lipophilisation, en utilisant une longueur de chaîne optimale, pourrait avoir un impact positif sur les propriétés antioxydantes et antifongiques des composés phénoliques. Ces travaux de thèse ont également démontré que cette stratégie peut être appliquée à différentes familles de composés phénoliques, tels que les anthocyanes et les acides phénoliques, pour l’obtention des molécules pouvant être potentiellement utilisées comme additifs dans des produits de formulation. / Phenolic compounds are a group of secondary plant metabolites with a broad range of inherent biological and functional properties e.g. antioxidants and antimicrobial agents, all bundled within the phenol functional group. Since they are one of the most widely distributed molecules in the vegetal kingdom, by-products issued from the vegetal processing represent an interesting and inexpensive source of polyphenols that could be used as natural, innocuous and multifunctional ingredients, with an added market value. However, the polarity of these phenolic compounds limits their use in complex emulsified systems, such as food, pharmaceutical or cosmetic formulations. Based on this, lipophilization has showed to be an efficient strategy to enhance the hydrophobicity of these bioactive compounds and, consequently, their functional properties. The aim of this work was to add value to polyphenol-rich plant sources by the extraction, characterization and finally, lipophilization of their predominant polyphenols. In this context, Hibiscus sabdariffa L. or roselle flower, an inexpensive, worldwide produced source of anthocyanins, with unique color, and, antioxidant and antimicrobial properties, was used for ultrasound-assisted extraction and single-step fractionation by low-pressure liquid chromatography, to isolate its main anthocyanins. The obtained compounds were used to evaluate their suitability for lipophilization with different chain length alkyl donors. Moreover, the color properties of hibiscus anthocyanins were studied by the pH jumps method, which allowed the calculation of the pseudo equilibrium (pK'a 2.9), acidity (pKa 3.7) and hydration constants (pK'h 3.0).The obtained hibiscus anthocyanins (delphinidin-sambubioside and cyanidin-sambubioside) were successfully chemically lipophilized. The products were characterized by means of LC/ESI-MS. Moreover, protocatechuic acid (PA), which can be extracted from hibiscus flowers, was used as model molecule, and it was chemically lipophilized with a homologous series of alcohols. In order to evaluate the impact of the lipophilization on their functional properties, protocatechuates were assessed for their antioxidant (DPPH, ORAC, CAT), and antifungal (microdilution method) activity, before and after chemical lipophilization. In general, protocatechuates with short to medium alkyl chain lengths (from C1 to C6) showed improved activities compared to the parent compound. In conclusion, this study showed that, lipophilization using the optimal chain length could have a positive impact in the functional properties, e.g. antioxidant and antifungal activities, of phenolic compounds. Here was also demonstrated that this strategy can be applied to different families of phenolic compounds, such as anthocyanins and phenolic acids, representing an alternative to synthesize molecules that might have potential use as additives in formulated products.

Les différentes plantes aromatiques, médicinales et d’épices sont une immense source de ressources naturelles et durables de composés avec des propriétés bénéfiques. Elles sont utilisées, depuis la préhistoire, comme aromatisants ou préservant des aliments ou comme traitement médicaux. Actuellement, certaines d’entre eux sont déjà cultivées commercialement pour utiliser ces propriétés. Néanmoins, il existe encore certaines plantes médicales et aromatiques qui ne sont pas encore valorisés et donc elles sont dénommées comme « plantes médiévales oubliées ». Par exemple, Calamintha grandiflora, Myrrhis odorata and Tussilago farfara correspondent à ce type de plantes et lesquelles seront considérées dans ce manuscrit. Afin de revaloriser ces plantes oubliées, la bioprospection est mise en place et laquelle permet la recherche, la collection de nouveaux composés bioactifs naturels et son utilisation dans les produits pharmaceutiques et cosmétiques, par exemple. De plus, la bioprospection permet analyser les profils chimiques de différentes plantes et définir une liste des composés phytochimiques associés à chaque plante. Ainsi, par exemple, au travers de l’analyse d’une plante spécifique, il est possible définir les différents types antioxydant existant ainsi que son quantité. Donc, cette plante peut utiliser comme une plante médicinale ou aromatique pour la consumation humaine afin d’absorber et neutraliser les radicaux libres ou la décomposition des peroxydes dangereux. L’apparition des plantes médicinales et aromatiques et leur composition dépend de nombreux facteurs, mais particulièrement, sur les conditions climatiques et le type de sol. La biogenèse des composés biologiquement actifs dépend de plusieurs facteurs : l’origine de la plante, la zone géographique, son génotype, phénotype et chémotype, ainsi que les fluctuations climatiques annuelles. La plupart des composés naturels possèdent plusieurs activités biologiques: antioxydants, antimicrobiens, anti-inflammatoires et autres. En conséquence, la comparaison des espèces végétales cultivées dans des sites géographiques différents afin d’évaluer leurs propriétés biologiques, il est une tâche intéressante et importante, en particulier, pour la valorisation de ces plantes pour leur culture commerciale. Par ailleurs, une autre tâche importante pour la valorisation est l’utilisation rationnelle des plantes dans toute sa totalité, c’est-à-dire, la valorisation de tout le produit avec le moins de déchets. Les déchets ou sous-produits obtenues lors que la transformation ou modification des transformer des matières premières des plantes peuvent représenter une ressource potentielle des antioxydants et d’autres substances importantes. Par exemple, les déchets produits pendant la distillation des plantes aromatiques pour la récupération de l’huile essentielle peuvent constituer jusqu’à 99,5 % des matières premières lesquels sont utilisés inefficacement ou ne sont pas utilisés. En effet, il y a des preuves croissantes que les composés non volatils présents dans ces résidus peuvent posséder diverses activités, qui pourraient être appliquées dans les aliments comme antioxydants et des additifs antimicrobiens pour la prévention de diverses maladies telles que le cancer, l’athérosclérose et des troubles neurologiques. De plus, en considérant les études récentes sur la fraction volatiles de plantes, traditionnellement appelées huiles essentielles, qui considère leurs propriétés antioxydant comme des substituts potentiels pour les antioxydants synthétiques. Il est possible utiliser (ou revaloriser) les sous-produits, qui sont obtenues après l’élimination de l’huile volatile par diverses techniques de distillation, afin de améliorer la faisabilité commerciale de la production de composés bioactifs de différents plantes. / Aromatic, medicinal and spice plants are immense and sustainable resources of natural compounds with various beneficial properties; they have been used for food flavouring, preservation, nearly all-medicinal therapies, and other applications since prehistoric times. Some of these plants are now grown commercially to produce a variety of valuable ingredients. However, some medicinal and aromatic herbs, Calamintha grandiflora, Myrrhis odorata and Tussilago farfara among them, for various reasons have not found wider application and sometimes are referred to as the “forgotten plants”. Search of new natural bioactive compounds for nutraceuticals, pharmaceuticals, cosmetics and other products has led to the increase in bio-prospecting, i.e. collection, investigation and utilization of diverse biological resources; therefore, it is reasonable to revisit the “forgotten plants” in order to assess their applicability more systematically. Many medicinal and aromatic plants contain large amounts of antioxidants, such as polyphenols, which may play an important role in foods and human body in absorbing and neutralizing free radicals, quenching singlet and triplet oxygen, or decomposing hazardous peroxides. The occurrence of medicinal and aromatic plants and their composition depends on many factors, particularly on the climatic conditions and the type of soil. The biogenesis of biologically active compounds also depends on several factors: origin of the plant, geographical growing zone, its genotype, phenotype, and chemotype as well as annual climatic fluctuations. Most of natural compounds possess several biological activities: antioxidant, antimicrobial, anti-inflammatory, and others. Therefore, the comparison of the selected plant species grown in different geographical sites in order to assess their biological properties is an interesting and important task, particularly for the valorization of such plants for their commercial cultivation. Another important task for the valorization of less widely used plants is their rational processing following the rule “more valuable products and less waste”. The residues and/or by-products obtained during processing of raw plant materials may represent potential natural resources for antioxidants and other valuable substances. For instance, during distillation of aromatic plants for essential oil recovery the wastes may constitute up to 99.5% of the raw material, which currently are used rather inefficiently. There is increasing evidence that the nonvolatile compounds present in such residues may possess various activities, which might be applied in foods as antioxidant and antimicrobial additives and for preventing various diseases such as cancer, atherosclerosis and neurological disorders. The by-products of Calamintha grandiflora, Myrrhis odorata and Tussilago farfara from different origins, as it may be judged from the available literature, have not been studied until now. Furthermore, the variation of bioactive compounds from different origins is an important task both from the chemical point of view and for optimization of the production of bioactive functional ingredients. Therefore, these species, which sometimes are referred as «Medieval forgotten plants» growing in Lithuania and south of France, were selected in this study as candidates for the production of valuable ingredients and characterisation of their composition and properties, because in Medieval times these plants were the basis for food flavouring, preservation and nearly all-medicinal therapy until synthetic drugs were developed in the nineteenth century. However, very little information is known about the natural compounds present in these plants. Therefore, it is very important to analyse them and to assess their biological properties.

La maladie d'Alzheimer est la pathologie neurodégénérative la plus courante affectant les personnes âgées. Cette neuropathologie se caractérise par une étiologie complexe dont le déficit en acétylcholine, les plaques amyloïdes, les dégénérescences neurofibrillaires ou le stress oxydant en sont les principaux acteurs.Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'application des réactions multicomposants de Ugi et de Passerini, pour la synthèse de nouveaux adduits multi-cibles basées sur différents motifs antioxydants et anticholinestérasiques. Ces réactions permettent d'accéder à une vaste diversité chimique en une étape, ce qui les rend adaptées pour la synthèse rapide de molécules ayant plusieurs pharmacophores d'intérêt et ciblant ainsi différentes cause étiologiques de la maladie d'Alzheimer.Au total, 56 composés finaux, répartis dans cinq séries, ont été synthétisés :les alpha-acylaminocarboxamides prototypes (série A)les hybrides tacrine-acide férulique (série B)les hétérotrimères tacrine-mélatonine-acides antioxydant (série C)> les hybrides donépézil-acide férulique (série D)^ les dérivés chromone (série E)Toutes les séries ont été évaluées pour leur capacité à inhiber les enzymes cholinestérases et leur pouvoir antioxydant. L'hépatotoxicité des séries B et C. portant un motif tacrine, a été évaluée sur les cellules HepG2. Par ailleurs, l'étude de la série B a été complétée par d'autres tests pharmacologiques, physico-chimiques et toxicologiques.Ces différents travaux démontrent et valident l'utilisation des réactions de Ugi et de Passerini dans le développement de molécules multi-cibles pour le traitement potentiel de la maladie d'Alzheimer. / Alzheimer's disease (AD) is thé most common type of dementia affecting elderly people. This neuropathology is characterized by a highiy complex and intricated etiology including cholinergic déficit, amyloid deposits, neurofibrillary tangles and oxidative stress.During this thesis, we sought to apply Ugi and Passerini multicomponent reactions for thé synthesis of new multi-target adducts based on différent antioxidant and anticholinergic scaffolds.Thèse réactions provides access to a broad range of chemical diversity in a one-pot fashion, which makes them suitable for thé expeditious synthesis of molécules having several pharmacophores of interest and hitting différent targets related to thé multifaceted etiology of Alzheimer's disease.A total of 56 final compounds, spread over 5 séries, hâve been synthesized:alpha-acylaminocarboxamides prototypes (A séries)tacrine-ferulic acid hybrids (B séries)tacrine-melatonin-antioxydant acids heterotrimers (C séries)donepezil-ferulic acid hybrids (D séries)Chromone derivatives (E séries)Ail thé séries were tested for their ability to inhibit thé cholinesterases enzymes and for their antioxidant power. Hepatotoxicity of thé B and C séries, bearing a tacrine fragment, was evaluated on HepG2 cells. Moreover, thé study of thé B séries was supplemented by further pharmacological, physicochemical and toxicological tests (NMR conformational study, neuroprotection on SH-SY5Y cells. self-induced Abetai.42 peptide aggregation inhibition, docking ADMET).Such work demonstrated and validated thé use of Ugi and Passerini reactions for thé development of new multi-target directed molécules for thé potential treatment of AD.

L'oviducte est important dans le transport, la maturation et la fécondation des gamètes mâles et femelles. Il est connu qu'un équilibre entre les antioxydants et les dérivés actifs de l'oxygène (ROS) est essentiel à la réalisation de ces processus reproducteurs. Cependant, peu de connaissances sont acquises sur les antioxydants présents dans l'oviducte. Les superoxyde dismutases, soit la forme cytosolique (Cu, ZnSOD), la forme mitochondriale (MnSOD) et la forme extracellulaire (EC-SOD) sont des antioxydants enzymatiques qui neutralisent l'anion superoxyde (O2"), un ROS. Mon hypothèse est que les SOD sont régulées de façon précise dans l'oviducte ainsi que durant le cycle oestral bovin pour assurer le succès reproducteur. L'immunobuvardage et l'immunohistochimie ont servi à caractériser les formes protéiques de la MnSOD et de la Cu, ZnSOD. Nos résultats montrent que ces deux formes de SOD ont des patrons d'expression qui varient de façon spatio-temporelle dans l'oviducte bovin. Cela suggère que la forme cytosolique (Cu, ZnSOD) et mitochondriale (MnSOD) de la superoxyde dismutase jouent des rôles essentiels dans l'oviducte et fort probablement dans le processus de la maturation finale des gamètes mâles ainsi que dans la fécondation.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Ce projet visait à déterminer l'efficacité du transfert du pouvoir antioxydant des caroténoïdes d’un extrait concentré de luzerne (ECL) de la ration de la vache au lait et d’évaluer la susceptibilité à l'oxydation de ce lait en le comparant avec celui de vaches n’ayant pas reçu d’antioxydants ou ayant reçu un supplément de vitamine E. Tous les animaux ont également reçu des perfusions intra-abomasales continues d’huile de lin. En comparaison aux animaux recevant le supplément de vitamine E, ceux alimentés avec l’ECL produisaient davantage de lait (tendance) et de protéines laitières. L’augmentation de la teneur en acides gras polyinsaturés des matières grasses du lait aura fragilisé leur stabilité oxydative du lait pendant l’entreposage, indépendamment des traitements. L’évaluation de la stabilité oxydative du lait frais a cependant permis de noter que l’ajout d’un ECL à la ration des vaches laitières contribue à prévenir la dégradation oxydative d’un lait enrichi en acides gras polyinsaturés.

Une diète riche en fruits et légumes (F&L), des apports élevés en antioxydants, des niveaux sanguins élevés de facteur de croissance analogue à l'insuline-I (IGF-I) et/ou faibles de sa principale protéine porteuse (IGFBP-3) semblent associés à plusieurs maladies chroniques dont les maladies cardiovasculaires et le cancer. Pour mieux comprendre l'étiologie de ces maladies, nous proposons d'examiner la relation entre la consommation de F&L, de trois antioxydants (bêta-carotène, vitamine C et lycopène) et les niveaux plasmatiques d'IGF-I et d'IGFBP-3 (ng/ml) mesurés par ELIS A chez 1 542 femmes pré- ou post-ménopausées âgées de 31 à 81 ans. Les analyses multivariées ont été faites par régression linéaire généralisée. Les résultats sont présentés par quintile (Q) d'aliment ou de nutriment consommé. Nous avons observé qu'une consommation plus grande d'agrumes est associée à des niveaux plus élevés d'IGF-I (Q5 : 215, Ql : 205; P tendance = 0,04) et plus faibles d'IGFBP-3 (Q5 : 4803, Ql : 4960; P tendance = 0,04). De plus, des apports alimentaires plus élevés en vitamine C sont associés à des niveaux d'IGF-I plus élevés (Q5 : 214, Ql : 204; P tendance = 0,02) et à des niveaux d'IGFBP-3 plus faibles (Q5 : 4813, Ql : 4953; P tendance = 0,03). Cependant, aucune association n'a été observée entre la consommation totale de F&L, d'autres groupes de F&L, les apports en bêtacarotène ou en lycopène et les niveaux d'IGF-I ou d'IGFBP-3. Nos résultats suggèrent qu'une diète riche en agrumes et des apports alimentaires élevés en vitamine C sont associés aux niveaux plasmatiques élevés d'IGF-I et faibles d'IGFBP-3.

Le miscanthus x Giganteus (MxG) constitue, du fait de sa composition, une source renouvelable de matière lignocellulosique pouvant être d'un grand intérêt pour la production de molécules à haute valeur ajoutée. Le MxG ayant servi à ce travail provient du lycée agricole à Courcelles-Chaussy, Metz-France. Sa teneur élevée en hémicelluloses (26 %), en lignine (26 %) et en cellulose (36 %) en fait une bonne source de polymères et de carburant renouvelable. L'étude que nous avons réalisée a été menée dans le but de caractériser la paille de MxG et d'optimiser le processus de délignification en une seule étape (1) par un traitement organosolv à l'éthanol et en deux étapes (2) par un prétraitement consistant en une autohydrolyse à l'eau/organosolv. Le procédé éthanol organosolv a permis un bon fractionnement des trois constituants de la biomasse (la lignine, la cellulose et les hémicelluloses). Le procédé de traitement en deux étapes, impliquant une autohydrolyse à l'eau (en présence et en l'absence du 2-naphtol), préalable au traitement organosolv, a permis de faciliter l'étape ultérieure de délignification en déstructurant la lignine. Une investigation portant sur la structure physico-chimique a été réalisée sur de la lignine de bois broyé et de la lignine organosolv de MxG extraite à différentes sévérités de traitement. Nous nous sommes ensuite intéressés à utiliser la lignine organosolv pour la formulation d'un adhésif pour le bois dans laquelle un aldéhyde non toxique et peu volatile (le glyoxal) est employé en remplacement du formaldéhyde. Une formulation, composée à 100 % de résines naturelles (60 % de tannins de mimosa et 40 % de lignine glyoxalée) a été utilisée pour la conception d'un panneau de particules et a donné des résultats prometteurs avec une force de liaison interne de 0,41 MPa, supérieure à la valeur de la norme européenne en vigueur. Enfin, une étude des propriétés antioxydantes a été faite sur les lignines extraites. Les résultats obtenus ont montré une corrélation entre l'activité antioxydante et les conditions opératoires du traitement organosolv, la masse moléculaire moyenne, l'indice de polydispersité et les groupements hydroxyles phénoliques des lignines. / Miscanthus x giganteus (MxG) is, because of its composition, a source of renewable lignocellulosic material that can be of great interest for the production of high added value molecules. MxG used in this work comes from the agricultural high school of Courcelles-Chaussy, Metz-France. Its high content of hemicelluloses (26 %), lignin (26 %) and cellulose (36 %) makes it a good source of polymers and renewable fuel. In the present study we have characterized the straw of MxG and optimized the process of delignification in a single step (1) by an ethanol organosolv treatment and in a two steps (2) including an autohydrolysis pretreatment with water / organosolv. The ethanol organosolv process permits a good separation of the three constituents of our biomass (lignin, cellulose and hemicelluloses). The two steps treatment process, involving an autohydrolysis with water (in the presence or absence of 2-naphthol) before the pretreatment organosolv has facilitated the later stage of delignification in destructurizing the lignin. An investigation of the physico-chemical properties was performed on the structure of the milled wood lignin and organosolv lignin of MxG extracted with different treatment severities. A way of valorization for the organosolv lignin has been proposed by their incorporation in the formulation of an adhesive for wood in which a non volatile and low toxic aldehyde (glyoxal) is used instead of formaldehyde. A formulation consisting in 100 % of natural resins (60 % tannins of mimosa and 40 % of glyoxalated lignin) was used for the production of particle board and gave promising results with internal bond strength of 0.41 MPa, higher than the value of the current European standard. Finally, a study was conducted on the antioxidant properties of organosolv lignin extracted at different severities. The results have shown a correlation between the antioxidant activity and the operating conditions of treatment organosolv, the average molecular weight, the polydispersity index and the phenolic hydroxyl groups of lignin

Les voies de valorisation actuelles ne permettent pas d'absorber la totalité des coproduits de l'industrie du bois (noeuds, écorces, souches), qui sont des matières riches en composés bioactifs tels que les polyphénols, préférentiellement extraits par des solvants comme l'éthanol ou le méthanol. Le fractionnement aqueux à l'aide d'extracteur bi-vis permet d'obtenir des extraits polyphénoliques à activité antioxydante. Après avoir déterminé l'extractabilité des polyphénols de chaque matière en eau subcritique, les paramètres d'extraction en bi-vis ont été optimisés de façon à d'atteindre des conditions de température et de pression caractéristiques de l'eau subcritique. La présence d'un marqueur spécifique dans les extraits étaye l'hypothèse selon laquelle l'extracteur bi-vis permet d'atteindre les conditions de l'eau subcritique. Les effets des extraits sur la biodégradabilité de pots horticoles dans lesquels ils ont été incorporés ainsi que sur la croissance de plantes mises en culture dans ces pots ont été déterminés. La valorisation de l'extrudat comme matériau pour le thermopressage en panneaux de particules a également été étudiée. / Actual exploitation procedures can not absorb all the wood by-products (knots, barks, stumps), which are potent sources of bioactive compounds such as polyphenols, preferentially extracted by solvents such as ethanol or methanol. Aqueous fractionation has been performed with twin-screw extractors to obtain polyphenolic extracts with antioxidant activity. After having determined the extractability of polyphenols from each byproduct with subcritical water, the parameters of twin-screw extraction were optimized in order to reach temperature and pressure conditions in subcritical water area. The presence of a specific marker in the extracts supports the hypothesis that a twin-screw extractor allows to reach subcritical water conditions. The effects of the extracts on the biodegradability of horticultural pots in which the extracts have been incorporated and on the development of the plants grown in these pots have been evaluated. The valorisation of the extrudate as raw material for thermopressing particle boards has also been studied.